Modulação e Modulação e Demodulação DigitalDemodulação Digital

Universidade Federal do ParáUniversidade Federal do ParáFaculdade de ComputaçãoFaculdade de Computação

Curso de Bacharelado em Ciência da Curso de Bacharelado em Ciência da ComputaçãoComputação

Fundamentos de Comunicação DigitalFundamentos de Comunicação Digital

Modulação DigitalModulação Digital• Também denominada modulação Também denominada modulação

discreta ou codificada.discreta ou codificada.• Transmitir uma forma de onda ou Transmitir uma forma de onda ou

mensagem, que faz parte de um mensagem, que faz parte de um conjunto finito de valores discretos conjunto finito de valores discretos representando um código.representando um código.

Modulação DigitalModulação Digital• No caso da comunicação binária, as No caso da comunicação binária, as

mensagens são transmitidas por dois mensagens são transmitidas por dois símbolos apenas.símbolos apenas.

• Um dos símbolos representado por Um dos símbolos representado por um pulso S(t) correspondendo ao um pulso S(t) correspondendo ao valor binário "1" e o outro pela valor binário "1" e o outro pela ausência do pulso (nenhum sinal) ausência do pulso (nenhum sinal) representando o dígito binário "0".representando o dígito binário "0".

Tipos de Modulação DigitalTipos de Modulação Digital• Modulação em amplitude por Modulação em amplitude por

chaveamentochaveamento– ASK (Amplitude Shift Key)ASK (Amplitude Shift Key)

• Modulação em frequencia por Modulação em frequencia por chaveamentochaveamento– FSK (Frequency Shift Key)FSK (Frequency Shift Key)

• Modulação em fase por chaveamentoModulação em fase por chaveamento– PSK (Phase Shift Key)PSK (Phase Shift Key)

Amplitude Shift KeyAmplitude Shift Key• Neste método a Neste método a

onda portadora onda portadora assume dois assume dois valores valores dependendo dos dependendo dos valores dos bits valores dos bits de entrada.de entrada.

Amplitude Shift Key - MatlabAmplitude Shift Key - Matlabfor i=1:300for i=1:300a(i) = 1;a(i) = 1;endendfor i=301:600for i=301:600a(i) = 0;a(i) = 0;endendfor i=601:1000for i=601:1000a(i) = 1;a(i) = 1;endendt=0:0.001:0.999;t=0:0.001:0.999;f = 10;f = 10;sinal = a.*sin(2*pi*f*t);sinal = a.*sin(2*pi*f*t);plot(t,a,t,sinal);plot(t,a,t,sinal);

Frequency Shift KeyFrequency Shift Key• Neste método Neste método

a frequencia da a frequencia da onda portadora onda portadora é alterada em é alterada em função do nível função do nível lógico de lógico de entrada.entrada.

Frequency Shift Key - Frequency Shift Key - MatlabMatlabfor i=1:300for i=1:300a(i) = 1;a(i) = 1;endendfor i=301:600for i=301:600a(i) = 0;a(i) = 0;endendfor i=601:1000for i=601:1000a(i) = 1;a(i) = 1;endendt=0:0.001:0.999;t=0:0.001:0.999;f = 10;f = 10;sinal = sin(2*pi*f(1+a).*t);sinal = sin(2*pi*f(1+a).*t);plot(t,a,t,sinal);plot(t,a,t,sinal);

Phase Shift KeyPhase Shift Key• Nesta Nesta

modulação a modulação a fase da onda fase da onda portadora é portadora é alterada de alterada de acordo com o acordo com o sinal digital de sinal digital de entrada.entrada.

Phase Shift KeyPhase Shift Key• Os tipos de modulação PSK sãoOs tipos de modulação PSK são

– Two-phase (2 PSK)Two-phase (2 PSK)– Four-phase (4 PSK)Four-phase (4 PSK)– Eight-phase (8 PSK)Eight-phase (8 PSK)– Sixteen-phase (16 PSK)Sixteen-phase (16 PSK)– Sixteen-quadrature amplitude (16 QAM)Sixteen-quadrature amplitude (16 QAM)

Two-phase Shift Key - Two-phase Shift Key - MatlabMatlabfor i=1:300for i=1:300a(i) = 1;a(i) = 1;endendfor i=301:600for i=301:600a(i) = 0;a(i) = 0;endendfor i=601:1000for i=601:1000a(i) = 1;a(i) = 1;endendt=0:0.001:0.999;t=0:0.001:0.999;f = 10;f = 10;sinal = sin(2*pi*f*t + pi*a);sinal = sin(2*pi*f*t + pi*a);plot(t,a,t,sinal);plot(t,a,t,sinal);

Quadrature PSKQuadrature PSK• Cada estado (símbolo ou fase da onda Cada estado (símbolo ou fase da onda

portadora) é formado por 02 (dois) bitsportadora) é formado por 02 (dois) bits– 00, 01, 10 e 1100, 01, 10 e 11

Quadrature PSKQuadrature PSK

Quadrature Amplitude Quadrature Amplitude ModulationModulation• É uma combinação É uma combinação

da modulação em da modulação em amplitude e da amplitude e da modulação em fasemodulação em fase

BitsBits AmplitudAmplitudee FaseFase

000000 11 0°0°001001 22 0°0°010010 11 90°90°011011 22 90°90°100100 11 180°180°101101 22 180°180°110110 11 270°270°111111 22 270°270°

8 QAM - Exemplo8 QAM - Exemplo• Codificar a stringCodificar a string

– 001010100011101000101010001110100001111000011110

• Separar a stringSeparar a string– 001-010-100-011-001-010-100-011-

101-000-011-110101-000-011-110

BitsBits AmplitudAmplitudee

FaseFase

001001 22 0°0°010010 11 90°90°100100 11 180°180°011011 22 90°90°101101 22 180°180°000000 11 0°0°011011 22 90°90°110110 11 270°270°

8 QAM - Exemplo8 QAM - ExemploBitsBits AmplitudAmplitud

eeFaseFase

001001 22 0°0°010010 11 90°90°100100 11 180°180°011011 22 90°90°101101 22 180°180°000000 11 0°0°011011 22 90°90°110110 11 270°270°

ExemploExemplo• O padrão IEEE 802.16 é capaz de fazer modulações O padrão IEEE 802.16 é capaz de fazer modulações

adaptativas.adaptativas.• Quando próximo da base o usuário poderá obter um Quando próximo da base o usuário poderá obter um

throughput alto com a modulação QAM de maior throughput alto com a modulação QAM de maior ordem (64 QAM).ordem (64 QAM).

• Ao se afastar pode ser necessário utilizar uma Ao se afastar pode ser necessário utilizar uma modulação mais sofisticada, porém com ordem modulação mais sofisticada, porém com ordem menores (16 QAM ou QPSK).menores (16 QAM ou QPSK).

Demodulação DigitalDemodulação Digital• Nos sistemas digitais o problema da Nos sistemas digitais o problema da

detecção (demodulação) é um pouco mais detecção (demodulação) é um pouco mais simples que nos sistemas contínuos.simples que nos sistemas contínuos.

• Durante a transmissão, as formas de onda Durante a transmissão, as formas de onda da onda portadora modulada são alteradas da onda portadora modulada são alteradas pelo ruído do canal.pelo ruído do canal.

• Quando este sinal é recebido no receptor, Quando este sinal é recebido no receptor, devemos decidir qual das duas formas de devemos decidir qual das duas formas de onda possíveis conhecidas foi transmitida. onda possíveis conhecidas foi transmitida. Uma vez tomada a decisão a forma de onda Uma vez tomada a decisão a forma de onda original é recuperada sem nenhum ruído. original é recuperada sem nenhum ruído.